Вопрос про Вольтов столб.

[AAA1111]

В Вольтовом столбе разность потенциалов от каждого элемента Вольта суммируется.
Правильно ли я понимаю, что если Вольтов столб состоит из трёх элементов, то для того, чтобы разность потенциалов возросла в три раза, на крайнем цинке должно накопиться в три раза больше избытка электронов, чем на цинке единичного элемента?
Если так, то помогите понять механизм такого дополнительного накопления электронов. Откуда и как они там берутся?

Элемент Вольта:


Вольтов столб:

[DimaM]

AAA1111 в сообщении #1164645 писал(а):

Правильно ли я понимаю, что если Вольтов столб состоит из трёх элементов, то для того, чтобы разность потенциалов возросла в три раза, на крайнем цинке должно накопиться в три раза больше избытка электронов, чем на цинке единичного элемента?

Нет, конечно.

[AAA1111]

DimaM в сообщении #1164647 писал(а):

Нет, конечно.

А как правильно?

[rustot]

Почему неправильно? Правильно, в конечном итоге разность потенциалов задается разницей в плотности заряда.

'Механизм' можно рассмотреть и на основе единственного элемента. Если вы допустим сильно обогатите или обедните электронами "положительный" контакт, то он приобретет потенциал скажем +10000в или -10000в, но на работе элемента эта величина никак не сказывается, его "отрицательный" контакт все равно в итоге получить плотность электронов чуть больше и его потенциал станет +9999в или -10001в соответственно

Ведь его внутренний "моторчик" перемещающий заряды - перемещает их ровно до тех пор пока сила прикладываемая моторчиком к зарядам не сравняется с противодействующие силой поля, а величина поля пропорциональна разности потенциалов контактов, а значит разности плотности зарядов и не зависит от их абсолютной величины

[Munin]

AAA1111 в сообщении #1164666 писал(а):

А как правильно?

Правильно - не путать электрический ток и электрическое напряжение. Для начала.

rustot в сообщении #1164728 писал(а):

величина поля пропорциональна разности потенциалов контактов, а значит разности плотности зарядов

Формально это верно, а по сути недоговорённость, приводящая к ошибке. Напомню: $U=Ed,\quad E=\sigma/\varepsilon.$ То есть, разность потенциалов определяется не только плотностью зарядов, но и расстоянием между поверхностями, а оно-то тут будет сильно разным.

[wide]

AAA1111 в сообщении #1164645 писал(а):

... помогите понять механизм такого дополнительного накопления электронов. Откуда и как они там берутся?

На пальцах это выглядит как-то так.

У нас есть две одинаковые гальванические ячейки. Каждая из них находится в равновесии. Т.е. часть ионов как цинка, так и меди перешла в раствор (т.е. картонную "мембрану", смоченную кислотой или солевым раствором). Ионов с цинка перешло больше (т.е. у него больше избыток электронов), поэтому видна разность потенциалов. Это основной момент, из которого видно, что электроны не возникают ниоткуда, они там были изначально.

Теперь соединяем два гальванических элемента напрямую, т.е. цинк к меди. Часть электронов с цинка перейдет в медь. Но это перераспределение электронов в смежных пластинах будет сопровождаться движением ионов в двух картонных мембрана (электроны в мембрана двигаться не могут, поэтому за них это делают ионы какого нибудь электролита, не суть важно какого). Это движение ионов нарушает равновесное состояние в крайних элементах уже составной батареи. Т.е. возникает возможность у крайнего цинкового элемента отдать в раствор дополнительное количество ионов, а у медной пластины часть ионов меди перейдет наоборот из раствора обратно в пластину.

Теперь мы наблюдаем тот факт, что относительное кол-во избыточных электронов на крайних пластинах увеличилось, что и есть увеличение напряжения.

[DimaM]

wide в сообщении #1164903 писал(а):

Это движение ионов нарушает равновесное состояние в крайних элементах уже составной батареи.

Почему только в крайних?

wide в сообщении #1164903 писал(а):

Теперь мы наблюдаем тот факт, что относительное кол-во избыточных электронов на крайних пластинах увеличилось, что и есть увеличение напряжения.

Для увеличения напряжения вовсе не нужно увеличения числа электронов на крайних пластинах. Как выше уже верно заметили, $V=Ed$, и соединение батареек увеличивает именно $d$.

[wide]

DimaM в сообщении #1164905 писал(а):

wide в сообщении #1164903 писал(а):

Это движение ионов нарушает равновесное состояние в крайних элементах уже составной батареи.

Почему только в крайних?

Не только в крайних, но Т.С. интересует именно напряжение между крайними пластинами, потому и упор на крайние.

DimaM в сообщении #1164905 писал(а):

wide в сообщении #1164903 писал(а):

Теперь мы наблюдаем тот факт, что относительное кол-во избыточных электронов на крайних пластинах увеличилось, что и есть увеличение напряжения.

Для увеличения напряжения вовсе не нужно увеличения числа электронов на крайних пластинах. Как выше уже верно заметили, $V=Ed$, и соединение батареек увеличивает именно $d$.

Т.е. если взять не тонкие пластины, а потолще, или потолще картонную прокладку, то это что-то изменит?

[DimaM]

wide в сообщении #1164908 писал(а):

но Т.С. интересует именно напряжение между крайними пластинами, потому и упор на крайние

ТС нарисовал себе некую картинку, далекую от реальности. Зачем вы его в этом поддерживаете - для меня загадка.

wide в сообщении #1164908 писал(а):

Т.е. если взять не тонкие пластины, а потолще, или потолще картонную прокладку, то это что-то изменит?

Нет, конечно. Это же не конденсатор.
Хотя для иллюстрации можно и конденсаторы рассмотреть: берем два заряженных конденсатора и соединяем последовательно. Напряжения суммируются. Думаете, заряд "на крайних пластинах" увеличивается?

[AAA1111]

DimaM в сообщении #1164911 писал(а):

Думаете, заряд "на крайних пластинах" увеличивается?

Т.е. заряд на крайнем цинке в Вольтовом столбе тоже, не увеличивается по сравнению с единичным элементом?

rustot в сообщении #1164728 писал(а):

Правильно, в конечном итоге разность потенциалов задается разницей в плотности заряда.

Или все же увеличивается? Я че то совсем запутался.

rustot в сообщении #1164728 писал(а):

'Механизм' можно рассмотреть и на основе единственного элемента.

Единичный элемент я понимаю как работает. А вот каков механизм увеличения разности потенциалов в соединении нескольких элементов в Вольтовом столбе, не понимаю.

[DimaM]

AAA1111 в сообщении #1164916 писал(а):

Т.е. заряд на крайнем цинке в Вольтовом столбе тоже, не увеличивается по сравнению с единичным элементом?

Не увеличивается.

AAA1111 в сообщении #1164916 писал(а):

А вот каков механизм увеличения разности потенциалов в соединении нескольких элементов в Вольтовом столбе, не понимаю.

ЭДС складываются.
Вот кладете вы на стол один том "Физической энциклопедии" - получаете высоту (ЭДС) 7 см (1 В). Теперь кладете сверху еще один том - и оба-на, высота (ЭДС) уже 14 см (2 В)! При этом толщина каждой из книжек (ЭДС каждого из элементов) нисколько не изменилась.

[AAA1111]

DimaM в сообщении #1164918 писал(а):

ЭДС складываются.

Но если ЭДС складываются, т.е. увеличивается, то разве это не должно привести к увеличению разницы зарядов на контактах столба (на крайнем цинке)? Ведь чем больше ЭДС, тем больше зарядов это ЭДС может переместить.

[DimaM]

AAA1111 в сообщении #1164923 писал(а):

Но если ЭДС складываются, т.е. увеличивается, то разве это не должно привести к увеличению разницы зарядов на контактах столба (на крайнем цинке)?

Не должно.

AAA1111 в сообщении #1164923 писал(а):

Ведь чем больше ЭДС, тем больше зарядов это ЭДС может переместить.

Никакой связи. ЭДС - это примерно напряжение, а количество перенесенных зарядов (в единицу времени) - сила тока.

[AAA1111]

DimaM в сообщении #1164924 писал(а):

Никакой связи. ЭДС - это примерно напряжение, а количество перенесенных зарядов (в единицу времени) - сила тока.

Так ведь сила тока от увеличения ЭДС тоже вырастет. Нет?

[DimaM]

AAA1111 в сообщении #1164925 писал(а):

Так ведь сила тока от увеличения ЭДС тоже вырастет. Нет?

Может вырасти, может уменьшиться, может не измениться. Смотря какую нагрузку поставить.
На разомкнутой батарейке ЭДС есть, а сила тока нулевая.

Гидродинамическая аналогия: ЭДС - это высота плотины, а сила тока - расход воды.